Литий-железо-фосфат против. Литий-ионные: отличия и преимущества

Вступление

В современных портативных гаджетах используются два разных типа батарей: литий-ионные и литий-железо-фосфатные. Несмотря на определенные параллели между ними, существуют значительные различия с точки зрения высокой плотности энергии, продолжительных жизненных циклов и безопасности. Поскольку у большинства людей есть телефоны, планшеты или компьютеры, они наверняка знакомы с литий-ионной технологией. Благодаря недорогим компонентам и устойчивости к высоким температурам литий-железо-фосфатные батареи представляют собой более новую форму батарей, которая набирает популярность в обрабатывающей промышленности.

Как работает литий-ионный аккумулятор?

Перезаряжаемые литий-ионные батареи состоят из одного или нескольких отсеков, производящих энергию, известных как элементы, как и любая другая батарея. По сути, каждая ячейка состоит из трех частей: электролита, который находится между положительным электродом и положительной или + клеммой аккумулятора, и двух электродов, один из которых подключен к отрицательной клемме, а другой — к положительной. В старых батареях в качестве положительного электрода используется фосфат лития-железа вместо более распространенной химической комбинации оксида лития и кобальта (LiCoO2) (LiFePO4). Электролит меняется от одного типа батареи к другому, а отрицательный электрод обычно состоит из углерода (графита), но эти различия не имеют решающего значения для понимания основ работы батареи.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Большинство литий-ионных аккумуляторов работают аналогичным образом. Положительный электрод, изготовленный из оксида лития-кобальта, выделяет часть ионов лития во время зарядки аккумулятора. Эти ионы лития проходят через электролит к отрицательному электроду из графита, где и остаются. На протяжении всего этого процесса батарея поглощает и накапливает энергию. Энергия, питающая аккумулятор, создается, когда ионы лития в аккумуляторе мигрируют обратно через электролит к положительному электроду во время разряда. В каждом случае электроны движутся по внешней цепи в том же направлении, в котором движутся ионы. Поскольку электролит служит эффективным изолирующим барьером для электронов, они не могут пройти через него.

Один процесс – прохождение ионов через электролит и другой – движение электронов по внешней цепи, в обратном направлении являются взаимообусловленными процессами, и если прекращается один, прекращается и другой. Полностью разряженная батарея препятствует прохождению электронов через внешнюю цепь, поэтому вы теряете энергию, если из-за этого ионы перестают проходить через электролит. Подобно тому, как поток ионов и электронов прекращается, когда устройство, питаемое батареей, выключается. Высокая скорость разряда аккумулятора практически прекращается.

Литий-ионные аккумуляторы, в отличие от аккумуляторов других типов, имеют встроенные электронные контроллеры, которые контролируют их зарядку и разрядку. В некоторых случаях перезарядка и перегрев литий-ионных аккумуляторов могут привести к взрыву, но они предотвращают это.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Каковы преимущества литий-железо-фосфатных аккумуляторов?

По сравнению с более ранними свинцово-кислотными (LA) батареями и другими технологиями литий-ионных аккумуляторов LiFePO4 имеет значительные преимущества. Одним из самых выгодных вариантов для электрических двигателей является использование аккумуляторов, поскольку они легче, не требуют обслуживания, имеют лучшие характеристики заряда и разряда и имеют значительно более длительный срок службы.

LiFePO4 также имеет высокий номинальный ток, длительный срок службы, отсутствие утечек или риска возгорания, а также устойчивость к неидеальным циклам зарядки и разрядки.

Высокая эффективность

Аккумуляторы LiFePO4 довольно эффективны, так почему? Литий-железо-фосфат (LiFePO4) предлагает превосходное сочетание качеств по сравнению с системами, в которых используются альтернативные ионно-литиевые или свинцово-кислотные батареи, особенно для двигателей в транспортных средствах для отдыха и небольших коммерческих судах.

По сравнению с LA химическими и другими типами литиевых батарей, батареи LiFePO4 имеют повышенную эффективность разрядки и зарядки и способность к глубокому циклу при сохранении производительности.

Лучшая производительность от Keel Up

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4) — лучшее место для начала разработки аккумуляторов для электромобилей из-за их длительного срока службы, низкой скорости саморазряда, малого веса и большой емкости аккумулятора.

Более длительный срок службы

Владельцы автомобилей с бензиновыми или дизельными двигателями не ожидают замены двигателя каждые два-три года. В результате кажется немного неискренним требовать, чтобы владельцы электромобилей регулярно меняли весь их аккумулятор, как, вероятно, в случае с автомобилями со свинцово-кислотными установками.

Если бы использовались батареи LA, было бы чрезвычайно сложно защитить вариант с электрическим приводом из-за такого жесткого графика технического обслуживания. Аккумуляторные системы, изготовленные из литий-железо-фосфата (LiFePO4), теперь могут превзойти системы, работающие на ископаемом топливе.

Более быстрый процесс зарядки

Батареи LiFePO4 заряжаются быстрее, чем свинцово-кислотные или другие литиевые батареи, потому что они имеют в четыре раза более высокую плотность энергии и могут заряжаться в пять раз быстрее, чем свинцово-кислотные батареи.

Срок службы батареи LiFePO4 может быть в пять раз больше, чем у некоторых литий-ионных батарей, часто превышая 5000 циклов без заметной потери производительности. Аккумуляторы LiFePO4 могут быть полностью разряжены без какого-либо вреда или потери производительности.

Легкий

По сравнению со свинцово-кислотными батареями литий-железо-фосфатные (LiFePO4 или LFP) химические вещества предлагают примерно на 50% большую полезную электрическую емкость при меньшем весе до 70%. Кроме того, батареи LiFePO4 весят примерно вдвое меньше, чем батареи на основе литий-оксида марганца (LMO), которые легче некоторых литий-ионных батарей.

Аккумуляторы меньшего размера, меньше неиспользуемого пространства и более легкие двигательные установки — все это преимущества более высокого отношения мощности к весу LiFePO4, что также расширяет возможности дизайна интерьера и улучшает характеристики лодки и электрическую эффективность.

Нулевое обслуживание

Литий-железо-фосфатный аккумулятор не требует обслуживания для продления срока службы, в отличие от свинцово-кислотного аккумулятора. Неполная разрядка перед перезарядкой не приводит к эффекту памяти LiFePO4 аккумуляторов.

Является ли литий-железо-фосфат более безопасным, чем литий-ион?

Аккумуляторы из фосфата обладают выдающимися химическими и механическими свойствами и не опасны для перегрева. Следовательно, по сравнению с литий-ионными батареями, изготовленными из других катодных материалов, это повышает безопасность. Это связано с физически идентичными и чрезвычайно прочными заряженными и незаряженными состояниями LiFePO4, которые позволяют ионам оставаться постоянными во время потока кислорода, который происходит вместе с циклами зарядки или потенциальными отказами. Связь фосфата железа и оксида структурно более стабильна, когда батарея перезаряжена или повреждена, чем связь оксида кобальта, потому что она обычно прочнее. Напротив, в других химических веществах лития связи начинают разрушаться и выделять слишком много тепла, что в конечном итоге приводит к тепловому разгону.

Негорючесть литий-фосфатных элементов является важным свойством, исключающим случай неправильного обращения во время зарядки или разрядки. Они также могут противостоять экстремальным погодным условиям, таким как сильный холод, изнуряющая жара или пересеченная местность. Они не взрываются и не загораются при воздействии опасных ситуаций, таких как столкновения или короткие замыкания, что снижает вероятность травм. LiFePO4, вероятно, лучший вариант, если вы выбираете литиевую батарею и хотите использовать ее в опасных или нестабильных условиях. Также важно отметить, что батареи LiFePO4 являются экологически безопасным вариантом, поскольку они нетоксичны, не загрязняют окружающую среду и не содержат редкоземельных металлов.